Un termopar es un dispositivo de medición de temperatura que se expone a un proceso para determinar su temperatura. Un pozo termométrico es una estructura que rodea la sonda del termopar (o RTD) y la protege de aspectos del proceso, como los caudales de fluidos o los materiales cáusticos o degradantes. Los pozos termométricos también se utilizan para mantener la integridad de los límites de presión en los sistemas.
Los pozos termométricos se utilizan para proteger los sensores de temperatura, como termopares, termistores y termómetros bimetálicos, contra daños causados por presión excesiva, velocidad del material y corrosión. También aumentan la longevidad del sensor, permiten su sustitución sin necesidad de vaciar el sistema y reducen la probabilidad de contaminación. Los pozos termométricos diseñados para aplicaciones de alta presión suelen fabricarse a partir de barras para garantizar su integridad. Los termopozos más pequeños para uso en entornos de baja presión pueden fabricarse a partir de tubos con un extremo soldado y cerrado.
Tipos de termopozos
Los termopozos se clasifican según el diseño del vástago. Un termopozo recto tiene el mismo diámetro en toda su longitud de inserción y ofrece protección contra la corrosión y la erosión. Los termopozos escalonados suelen tener un diámetro de ¾" en la parte superior, que se reduce a ½" cerca de la punta. La superficie reducida permite velocidades más suaves y una respuesta de temperatura más rápida para los dispositivos de detección. Los termopozos cónicos tienen un diámetro que disminuye gradualmente a lo largo de la longitud de inserción. Ofrecen una resistencia superior, así como tiempos de respuesta rápidos a los cambios de temperatura. Los termopozos cónicos se utilizan con mayor frecuencia en aplicaciones de alta velocidad. Los estudios de casos realizados sobre termopozos rectos y cónicos utilizados en gasoductos de gas natural revelaron que los termopares rectos experimentaban fallos prematuros cuando se exponían a vibraciones inducidas por el flujo.
Pocillo termométrico con diseño de soldadura por encastre 
Pocillo termométrico roscado para uso intensivo 
Pocillo termométrico roscado estándar Tipo de conexión
Los pocillos termométricos se pueden conectar a un RTD, termistor o cabezal termopar mediante varios tipos de conexión diferentes. Algunos de los más comunes son:
- Pocillo roscado
- Soldado
- Soldadura por encastre
- Junta tórica
- Brida
Las conexiones roscadas están fabricadas con materiales que se pueden soldar o soldar con bronce y proporcionan una resistencia adicional. En procesos donde se deben evitar los contaminantes de las roscas, como en las industrias alimentaria y farmacéutica, se suelen utilizar conexiones soldadas. Las conexiones con junta tórica utilizan una junta tórica para sellar el interior de un manguito soldado a un depósito. La construcción de doble soldadura del termopozito con brida ANSI B16.5 sella las juntas abiertas tanto interna como externamente para evitar que las sustancias corrosivas entren en las grietas.
Tamaño del orificio
En los procesos en los que se utilizan varios tipos de dispositivos de medición, la elección de un tamaño de orificio estándar permite una mayor flexibilidad. Permite utilizar un único termopozo para un termopar, un RTD, un termómetro bimetálico o un termómetro de prueba. Estos tamaños de diámetro estándar se adaptan a los dispositivos de detección de temperatura más utilizados e incluyen los siguientes:
Diámetro de 0,26":
¼" stem bimetal thermometers #20 gauge thermocouples unarmored liquid in glass test thermometers other devices with a maximum diameter of 0.25"
Termómetros bimetálicos de vástago de ¼" Termopares de calibre 20 sin blindaje Líquido en termómetros de prueba de vidrio Otros dispositivos con un diámetro máximo de 0,25"
Diámetro interior de 0,385 pulgadas:
Termopares de calibre 14, líquidos blindados en termómetros de prueba de vidrio y otros dispositivos con un diámetro máximo de 0,35 pulgadas.
Selección de materiales
La selección del material adecuado es fundamental para la longevidad de un pozo termométrico. Al especificar el material, se debe tener en cuenta el tipo de sustancia química, la temperatura y el caudal a los que estará expuesto el pozo termométrico. Los efectos corrosivos de las sustancias químicas aumentan a concentraciones y temperaturas más altas. Además, las partículas en suspensión en el fluido pueden causar erosión. La siguiente lista incluye algunos de los materiales más utilizados para la construcción de pozos termométricos:
- Aceros al carbono
- Aceros al cromo/molibdeno
- Soldadura por encastre
- Acero inoxidable
- Incoloy®
- Inconel®
- Monel®
- Hastelloy®
- Aleación Haynes®
- Titanio
Los aceros al carbono tienen una baja resistencia a las sustancias corrosivas y su uso es limitado a aplicaciones con baja temperatura y presión. El material más utilizado para los termopozos es el acero inoxidable. Un termopozo de acero inoxidable es rentable y muy resistente al calor y a la corrosión. El acero al cromo/molibdeno es un acero inoxidable de alta resistencia que se utiliza para recipientes a presión. La adición de molibdeno mejora la resistencia a la corrosión. La aleación Haynes está compuesta por cobalto, níquel, cromo y tungsteno. Se utiliza con mayor frecuencia en entornos con sulfuración, carburación y cloro.
Longitud de inserción
La longitud de inserción es la distancia desde el punto de conexión del pozo termométrico hasta la punta. Para lograr la mayor precisión posible, la longitud de inserción debe ser lo suficientemente larga como para permitir que toda la parte sensible a la temperatura del dispositivo de medición se extienda dentro del medio que se está midiendo. Cuando se mide la temperatura de líquidos con un sensor de temperatura, el dispositivo debe extenderse en la solución la longitud de la parte sensible a la temperatura más un mínimo de una pulgada. En el caso del gas o el aire, debe sumergirse la longitud del segmento sensible a la temperatura más tres pulgadas adicionales. La sección sensible a la temperatura de un termopar o termistor es corta; por lo tanto, se puede utilizar un pozo termométrico con una longitud de inserción más corta. La sección sensible a la temperatura de los termómetros bimetálicos, los RTD y los termómetros de líquido en vidrio mide entre 1 y 2 pulgadas y debe sumergirse al menos 2½ pulgadas en el líquido para obtener una precisión aceptable.
Conclusión
Todos los dispositivos de detección de temperatura son susceptibles de deteriorarse por la exposición al flujo, el calor y la presión. Con el tiempo, el duro entorno de procesamiento puede afectar al rendimiento y a la integridad estructural del sensor. Por ejemplo, los metales utilizados en la fabricación de una sonda termopar son vulnerables a los entornos corrosivos. Además, el cable del termopar mide una media de 0,10 a 0,20 pulgadas de diámetro y sufre cambios metalúrgicos con la exposición prolongada al calor. Los pozo termométricos protegen el sensor de medición de los efectos dañinos del medio ambiente para evitar la deriva de la medición. Todos los datos de temperatura de los procesos críticos deben documentarse con dispositivos de registro, como controladores de temperatura. Además, cualquier sensor de temperatura utilizado en esos procesos debe calibrarse periódicamente para verificar su precisión. Los calibradores de bloque seco ofrecen una calibración trazable según el NIST para sondas termistor, termopar y RTD. Los equipos sin contacto, como las cámaras térmicas y los pirómetros, y los calibradores de cuerpo negro infrarrojos proporcionan una precisión del 1 %, pero con una alta repetibilidad. Aunque las calibraciones pueden realizarse internamente, un laboratorio de calibración acreditado según la norma AS17025 garantizará que los métodos utilizados sean trazables según el NIST.
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